工业互联网产业创新生态化特征与对策研究

苏 楠，陈 志

（中国科学技术发展战略研究院，北京 100038）

引言

目前，全球以智能制造为主要方向的新一轮科技和产业革命正在孕育，其中工业互联网是智能制造的核心（陈肇雄，2016）。尽管尚未形成统一的定义，但工业互联网在将人、机、物等广泛连接的前提下，实现产品和制造的数字化、网络化和智能化的特性受到重视，已经成为制造业面向未来竞争的新赛场。美国和德国分别提出了工业互联网和工业4.0战略，尽管两者切入点和路径不同，但工业互联网是实现两大战略的基础和重要组成部分。

工业互联网的创新和应用对于我国制造业发展具有重要意义。第一，随着对工业互联网技术应用范围的增加和不断深入，对工业互联网的投入将不断攀升，必将带动相关产业的快速发展，使之成为我国经济新的增长点。第二，工业互联网是新一代信息技术在制造业各环节的深化应用，由于工业互联网具有基础性、融合性和渗透性的特点，必将带来制造业生产方式的变革，提升制造业生产效率，是我国制造业转型升级和体质增效的重要途径。第三，工业互联网将创造制造业新业态，对全球制造业创新链、产业链和价值链带来颠覆性影响，是我国参与全球制造业新秩序建立和新游戏规则制定的重要机遇，是实现我国制造强国战略目标的必然要求。

一、工业互联网发展与应用现状

1.工业互联网相关技术逐步成熟。工业互联网的概念源于物联网。物联网的理念最早出现于比尔·盖茨1995年发表的《未来之路》一书，2005年11月，国际电信联盟（ITU）在其发布的《ITU互联网报告2005：物联网》中正式提出了“物联网”的概念（刘云浩，2017），但受限于无线网络和传感技术等的发展，工业互联网未能达到广泛应用。近年来，随着云计算、大数据等互联网基础性技术的逐渐成熟，传感器成本的逐渐减低，以及窄带互联网、5G等互联网传输核心技术迈向商用化进程的提速，工业互联网的广泛应用成为可能。

2.工业互联网应用尚处于初级阶段。全球制造业企业已普遍认同工业互联网的重要性，但应用尚属于初级阶段。工业互联网是信息技术向工业领域的延伸，如果说消费互联网是信息技术对产品的交易和流通环节的改造，工业互联网将对工业领域的产品研发、设计、制造、营销和服务等全环节产生影响。德勤咨询公司2017年发布的调查报告显示，89%的受访企业认同在未来五年内工业互联网对企业的成功至关重要，72%的企业已经在一定程度上开始工业互联网应用，但仅有46%的企业制定了比较清晰的工业互联网战略和规划（董伟龙等，2017）。同时，现阶段工业互联网已经在制造业供应链管理、环保监测及能源管理、产品设备监控管理、工业安全生产管理等方面已经逐步发挥作用，但向生产、制造、营销等全环节的全面渗透和融合程度较低。2016年12月，德国数字分析协会对151位工业分析领域专家和企业家调查结果显示，在未来一至三年，设备的预测性和规范性维护、与客户/营销相关的分析和产品的实地使用情况分析将是工业互联网的三大主要应用，认同率分别为79%、77%和76%（林诗万，2017）。工业互联网实现生产制造各环节间，企业内部研发、生产、管理和营销等环节间，上下游产业链企业间的互联互通尚需时日。

3.工业互联网投资活跃。工业互联网存在巨大的发展潜力，创新创业和投资活动活跃。根据风险投资数据公司CB Insights统计，全球范围内工业互联网产业的投资已经连续四年增长，2016年投资总额超过22亿美元，交易数量超过321笔，比2015年分别增长了21%和5%（CB Insights，2017）。在此过程中，工业互联网领域涌现出一批快速成长的独角兽企业，例如，2017年初，成立三年时间利用预测性分析技术和人工智能进行设备检测的工业互联网创业企业Uptake宣布完成4 000万美元的C轮融资，估值达到20亿美金（36氪，2017）。

二、工业互联网产业创新的生态化特征

工业互联网是一个涉及操作系统、硬件、网络、互联协议、云平台等多方面的系统工程，任何单一层次或企业无法独力完成一套完整的产业生态系统，即便GE、西门子等有基础、有实力的企业也不可能独立覆盖所有环节。因此，在聚焦于自身擅长业务领域进行创新的基础上，构建或融入工业互联网创新生态系统成为企业发展的必然选择。工业互联网产业创新的生态化特征主要表现在以下两个方面。

1.种群多样性。工业互联网产业链较长，涉及芯片、传感器、数据传输通讯、互联网操作系统、工业设备、数据存储分析等诸多环节。产业链上所有企业都必须发挥自身优势才能在工业互联网领域谋得一席之地，总体来看，目前主要包括六大种群：一是传统IT企业将原有的解决方案向工业领域延伸，如SAP、IBM、PTC等；二是运营商和通信设备提供商借助渠道优势提供工业通信解决方案，例如Version、思科、中国移动、中国电信、华为等；三是互联网巨头提供工业互联网基础平台支撑，例如国内外企业，包括亚马逊、微软、阿里巴巴、腾讯等企业都开展了工业云服务业务；四是传统工业设备厂商发挥在设备和细分行业经验方面的优势，为客户提供整体解决方案，如GE、西门子、施耐德、三一重工等；五是芯片企业研发低功耗互联网芯片，如Intel从芯片入手构建互联网平台；六是创业公司在工业互联网不同层次或不同环节等细分领域提供专业服务，例如工业互联网底层数据平台创业企业Tulip、工业大数据公司Uptake等。

2.共生共赢性。共生共赢是创新生态系统区别于其他创新系统的最主要特性（吴金希，2014），工业互联网创新自身的性质决定了共生共赢是其与生俱来的特征。从技术上面看，工业互联网是物联网、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术群体突破的产物，任何一类技术发展的滞后都将阻碍工业互联网的创新发展。从产业构架上看，一般而言，工业互联网分为智能感知、网络互联、数据分析和开放服务等四层（刘云浩，2017），这四个层次分别实现不同的功能，它们之间既相对独立又紧密联系，没有任何一个或其中几个层次能够单独存在，并为用户创造价值。从竞争上看，企业在工业互联网领域创新的成败高度依赖于它所属的生态系统或生态圈，企业之间的竞争演变为生态系统之间的竞争。因此，企业需要在全产业创新生态系统中，与其他企业建立长效地协同创新和共创共赢的机制，以占据一定的生态位势，这样才能工业互联网发展中取得一席之地。

三、工业互联网产业创新生态化发展的实现路径

1.联盟化。联盟化已经成为企业立足工业互联网领域的主要路径。联盟化主要有两种形式：一种是立足产业共性技术创新与应用，多个创新主体建立或加入大联盟，较为典型的是美国工业互联网联盟（IIC），该联盟由GE联合AT&T、思科、IBM和英特尔于2014年3月发起，目前全球已有130多家企业和机构参与，联盟为公私合作的非营利性团体，主要工作包括主导建立并完善参考架构，通过支持测试平台建设推进技术验证，征集并推广应用案例，与相关标准化组织共同推动全球性标准制定等。另一种是上下游关联企业形成战略联盟打造企业微生态。如2017年1月，在数据加强、网络安全和软件开发方面具有优势的霍尼韦尔宣布与专用燃烧和蒸汽回收设备供应商Aereon开展合作，为石油和天然气行业提供工业互联网解决方案（张新慧，2017）；2017年2月，博世宣布与IBM共同开启工业互联网领域的合作，在基于开放标准的IBMBluemix和IBMWatson互联网平台上提供博世互联网套件服务，帮助客户安全高效地更新数百万台互联网设备（IBM中国，2017）。企业间战略合作的目的更为明确，有利于创新性技术、产品和服务加速落地。

2.平台化。消费互联网发展过程中的平台化现象及其“赢者通吃”的效应凸显。目前，在工业互联网领域，企业，特别是有实力的大企业也沿着平台化的思路积极布局，力争在未来工业互联网产业创新生态系统的占据主导地位。工业互联网平台建设的基本思路是在实现工业互联网在企业内部应用的基础上，联合外部资源搭建工业互联网平台，为更多企业和用户服务。GE的Predix是最早建立，也较为成熟的平台，不同于以往的设备连接与数据采集平台，GE把Predix平台定位为工业互联网的操作系统，类似于手机的安卓和iOS，为用户提供一个开放的应用开发环境及配套工具，用户可以基于自己的实际业务需求开发数据采集等应用，并使用第三方开发者的分析软件，目前平台已经面向所有工业互联网开发者全面开放，开发近40款应用程序，拥有超过300个合作伙伴。GE之后，很多大企业致力于打造类似的工业互联网平台，国外主要有西门子MindSphere平台、IBM的Watson互联网平台等，我国主要有三一重工互联网团队创建的树根互联技术有限公司开发的根云工业互联网平台，海尔推出的COSMO PLAT工业互联网平台，徐工机械与华为、阿里巴巴、中国电信联手打造的徐工工业云（XCMG-Cloud）等。上述平台在服务内容和应用范围等方面有较大的差异，但通过搭建平台构筑在未来工业互联网竞争中的先发优势，已经成为有实力的大企业的普遍做法。

3.并购。并购是企业突破原有资源和能力的限制，拓展能力边界，完善企业生态系统的重要方式。GE、西门子、思科、微软等大企业围绕工业互联网创新生态圈进行了大量的并购。以GE为例，2016年先后收购了Bit Stew、Wise.io、ServiceMax、Meridium、ShipXpress、Daintree Networks 等多家工业互联网创业企业，提升了机器学习、云服务管理、机械资产绩效管理、供应链管理等方面的技术能力，进一步强化了航空、石油和天然气生产等领域的服务能力，同时实现了将工业互联网服务向建筑自动化等领域的延伸。

四、对策建议

工业互联网已经从概念走向实践，从学术理论走向应用，尽管在此领域布局的企业和应用案例越来越多，但仍处于不断进化的过程中，从技术研发、服务应用到商业模式都需要持续创新。结合上述国内外工业互联网创新发展生态化的趋势，我们认为可以从以下几个方面着手，进一步推进工业互联网产业的创新发展。

1.针对基础和薄弱环节加强科技研发，完善技术体系。《“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划》已将支持工业互联网相关科技创新列为重点任务，未来需进一步聚焦工业互联网的基础环节和我国工业系统的薄弱环节，进行持续支持和重点攻关，补足产业创新生态系统的技术短板，主要包括工业互联网安全技术、工业互联网用微纳传感器、工业互联网一体化架构、动态自组织软件定义的工业控制网络技术、新型智能控制器、大数据分析和协同制造等工业软件。

2.加强工业互联网技术的测试与示范应用，促进技术的工程化和产业化。工业互联网相关技术的创新与应用不能脱离工业生产和产品应用的现场实际，因此具有实际应用场景的差异化与用户个性化定制的特点。除合力共建工业互联网生态系统外，为自己的技术寻找测试和示范应用的场景与平台也是国内外企业采取联盟化的方式发展工业互联网的重要诉求。建议以国家自主创新示范区、高新区、国家高新技术产业化基地、火炬特色产业基地、创新型企业等为载体，建设一批工业互联网的测试平台和创新示范基地，加速科技成果产业化，为工业互联网产业发展和制造业转型升级提供新动能。

3.大力支持工业互联网联盟和平台建设，推动产业创新生态系统建设。在联盟方面，我国已经形成了诸多工业互联网产业或创新联盟，包括国家层面的工业互联网产业联盟、物联网产业技术创新战略联盟等，地方层面的中关村工业互联网产业联盟、深圳市物联网产业标准联盟等，专业领域层次的LoRa（低功耗广域网技术的一种）物联网产业运营联盟等。一方面，要鼓励和引导联盟进行合作模式创新，建立共创共赢的机制，以防“联而不盟”错失工业互联网发展机遇；另一方面，要支持联盟之间的开放与交流，在解决工业互联网构架、通信和接口标准、数据安全等阻碍创新的基础问题方面加强协同与合作。在工业互联网平台建设方面，通过创新基地建设、政府购买服务或创新券等多种方式支持有实力的企业，建立细分行业或者通用工业互联网平台，培育在全球工业互联网产业创新生态系统中居于主导地位的中国工业互联网平台性企业。

[1]陈肇雄.工业互联网是智能制造的核心[J].中国信息化，2016，(1)：7-8.

[2] 刘云浩.物联网导论[M].北京：科学出版社，2017：5-268．

[3]董伟龙，等.从“后知后觉”到“先见之明”——释放物联网工业领域价值[EB/OL].德勤审计，2017-05-04．

[4]林诗万.论工业互联网与智能制造[EB/OL].工控网，2017-04-20．

[5]CB Insights.从工业互联网的数字，看工业互联网的趋势[EB/OL].控制工程网，2017-03-17．

[6]利用AI侦测设备故障，物联网初创企业Uptake以20亿美元估值获4 000万美元C轮融资[EB/OL].36氪，2017-02-02.

[7]吴金希.创新生态体系的内涵、特征及其政策含义[J].科学学研究，2014，(1)：44-51.

[8]张新慧.霍尼韦尔联合Aereon构建工业物联网体系[EB/OL].中国物联网，2017-01-17.

[9]IBM中国.IBM宣布与博世公司(Bosch)开展工业物联网领域的合作[EB/OL].搜狐网，2017-02-20.